Die richtige Spannung für Ihren Linearantrieb wählen

Wenn es darum geht, die richtige Spannung für den Aktuator auszuwählen, ist es entscheidend, die Anzahl der Variablen zu berücksichtigen, die es ihm ermöglichen, mit vollem Potenzial zu arbeiten. Zu diesen Hauptüberlegungen gehören der verfügbare Aktuatorstrom, die Spannung, die Leistung (d.h. die Wahl einer geeigneten Stromversorgung), Spannungsabfälle sowie die Geschwindigkeit und Kraft, die Sie vom Linearantrieb benötigen.

Darüber hinaus ist nicht nur die Menge der gelieferten Spannung wichtig, sondern auch die Qualität. Den Unterschied zwischen einem ungeregelten Netzteil, einem linearen Netzteil und einem Schaltnetzteil zu kennen, könnte Ihnen in dieser Hinsicht Geld sparen. Anstatt sich mit der Vielzahl an technischen Informationen im Internet zu verwirren, wird Sie unser grundlegender Leitfaden durch alle elektrischen Überlegungen führen, um sicherzustellen, dass Sie das Wissen haben, um die beste Kaufentscheidung zu treffen.

Stromverfügbarkeit

Die Spannung des Aktuators kann auf zwei Arten bereitgestellt werden – entweder mit einer großen Batterie oder, häufiger, mit einem Netzteil. Lineare Netzteile nehmen Wechselstrom (AC) auf und geben Gleichstrom (DC) durch eine Reihe von Schritten aus, wie folgt:

• AC passiert einen Transformator, um die Spannung zu senken.
• Ein Vollbrücken-Gleichrichter schneidet die negative Polarität des AC-Signals ab.
• Ein Schaltkreis, der aus parallel geschalteten Kondensatoren besteht, glättet das Signal, um eine DC-ähnliche Spannungsausgabe zu erzeugen.
• Ein Regler erzeugt eine spezifische konstante Ausgangsspannung.

Ungeregelte Netzteile haben keinen Regelkreis und erzeugen daher eine gewellte Ausgangsspannung, was unerwünscht ist, wenn eine präzise Spannung erforderlich ist. Wenn jedoch eine kostengünstige Lösung für eine Niederspannungs-Stromversorgung des elektrischen Aktuators erforderlich ist, ist ein ungeregeltes Netzteil der richtige Weg.

Lineare Netzteile sind in der Regel nicht sehr effizient, da sie eine große Menge an Wärme abgeben, wenn der Regler versucht, die Spannung zu senken und konstant zu halten. Daher ist es am besten, sich für ein Schaltnetzteil zu entscheiden, wenn Sie eine Spannung für den Aktuator wählen.

Schaltnetzteile

Ein Schaltnetzteil verwendet Halbleiter-Schaltungstechniken, im Gegensatz zur linearen Regelung, um eine spezifische Ausgangsspannung zu erzeugen. Sie sind viel effizienter (d.h. weniger Wärmeabgabe) und oft leichter, da ein kleinerer Transformator verwendet wird.

Anzahl der Aktuatoren

Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, wie viele lineare Aktuatoren Sie verwenden möchten, wenn Sie ein Netzteil auswählen. Wenn lineare Aktuatoren in Reihe geschaltet sind, wird die Spannung des Netzteils unter ihnen aufgeteilt. Wenn Sie beispielsweise zwei 12VDC lineare Aktuatoren in Reihe haben, die an ein 12VDC Netzteil angeschlossen sind, würde jeder lineare Aktuator nur 6VDC erhalten, was bedeuten würde, dass die Aktuatoren nur mit der Hälfte ihrer Kapazität arbeiten – nicht ideal.

Im Gegensatz dazu würde das Anschließen dieser beiden linearen Aktuatoren parallel einfach den Stromverbrauch verdoppeln, aber die Spannung gleich halten, was in Ordnung ist, solange der Nennstrom Ihres Netzteils nicht überschritten wird. Wenn mehr als ein linearer Aktuator mit Strom versorgt werden muss, insbesondere wenn sie sich in ihren elektrischen Eigenschaften unterscheiden, ist es eine gute Praxis, separate Netzteile für jeden zu verwenden.

Spannungsabfälle

In einigen Fällen könnten sich ein Netzteil und ein linearer Aktuator recht weit voneinander entfernt befinden, was ein langes Kabel erforderlich macht. Dies kann aufgrund des inneren Widerstands des Kabels zu einem Spannungsabfall führen. Die grundlegende Gleichung zur Berechnung des Spannungsabfalls über ein Kabel lautet wie folgt:

Wo:

 – Spannungsabfall [V].

 – Kabellänge [m].

 – Strom [A].

 – Kupferresistivität [Ω∙mm²/m].

 – Querschnittsfläche des Kabels [mm²].

Zum Beispiel wird eine Spannung von 12VDC bei 8A (Vollast) für einen linearen Aktuator verwendet. Ein Netzteil mit 12VDC 10A wird verwendet, jedoch mit einem 50m Kupferkabel (4mm² Querschnittsfläche), das mit dem linearen Aktuator verbunden ist. Mit der obigen Gleichung beträgt der Spannungsabfall 1,7V bei einer Resistivität von 0,017*. Daher würde der lineare Aktuator nur mit einer gelieferten Spannung von 10,3V arbeiten.

*Die Resistivität von Kupfer bei 20°C, wobei der Spannungsabfall um etwa 0,4 % pro °C-Anstieg zunehmen würde.

Dieser Spannungsabfall kann viel höher sein, wenn Sie Korrekturtabellen, interne Spannungsabfälle des Controllers/Treibers und andere elektrische Verluste aufgrund von Kabelanschlüssen berücksichtigen. Daher sollten Sie bei der Auswahl der richtigen Spannung für Ihren linearen Aktuator die Spannungsabfälle berücksichtigen.

Eine Möglichkeit, den Spannungsabfall zu minimieren, besteht darin, die Querschnittsfläche des Kabels zu erhöhen, wodurch der innere Widerstand verringert wird. Alternativ können Kabel unter der Erde vergraben werden, um direktes Sonnenlicht zu vermeiden und schwankende Spannungsabfälle aufgrund von Temperaturschwankungen der Kabel im Laufe des Tages zu verhindern.

Darüber hinaus zeigt das folgende Diagramm, wie wichtig es ist, ein Kupferkabel im Vergleich zu einem Stahl- oder Aluminiumkabel zu verwenden, dass ein Kupferkabel den niedrigsten Spannungsabfall über seine Länge hat.

Geschwindigkeit und Kraft

Langsame lineare Aktuatoren bedeuten in der Regel eine höhere Kraftausgabe und umgekehrt. Eine höhere Spannung ist jedoch einer der Indikatoren, die bedeuten, dass der Motor des linearen Aktuators leistungsfähiger ist und mehr Kraft erzeugen kann. Im Gegensatz dazu kann ein Niederspannungs-Elektroaktormotor auch mit einem Getriebe kombiniert werden, um den linearen Aktuator zu beschleunigen oder seine Kraftausgabe zu erhöhen.

So oder so ist es wichtig, die richtige Spannung für den Aktuator auszuwählen, damit er mit seiner maximalen Leistung arbeiten kann. Während des Betriebs können dann die Geschwindigkeit und die Kraft bei Bedarf mit einem Regler verringert werden.

Optionen von Progressive Automations

Es gibt zwei Hauptoptionen – wählen Sie ein Netzteil mit der richtigen Spannung für Ihren linearen Aktuator oder entscheiden Sie sich für einen spannungsangepassten (spannungswechselnden Aktuator) linearen Aktuator, der für Ihr Netzteil geeignet ist. In Bezug auf Letzteres bietet Progressive Automations hauptsächlich 12VDC lineare Aktuatoren an, aber es gibt Modelle, die bis zu 24VDC, 36VDC und 48VDC reichen. Darüber hinaus kann der PA-12 auf 7,5VDC angepasst werden, wenn ein Niederspannungs-Stromversorgung für den elektrischen Aktuator verwendet wird.

Progressive Automations bietet auch Netzteile an, die auf ihre linearen Aktuatoren abgestimmt sind, was den Auswahlprozess vereinfacht. Wie bereits erwähnt, stellen Sie sicher, dass das Netzteil eine ausreichend hohe Spannung hat, um den linearen Aktuator zu betreiben. Wenn der Aktuator mit 12VDC bewertet ist, verwenden Sie ein 12VDC-Netzteil, vorausgesetzt, sie sind nah beieinander, andernfalls wählen Sie ein Netzteil mit höherer Spannung, um Verluste zu berücksichtigen. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Strom des Netzteils höher ist als der Stromverbrauch des linearen Aktuators bei Vollast, andernfalls besteht die Gefahr, dass das Netzteil überhitzt.

Fazit

Es ist offensichtlich, dass die Auswahl der richtigen Spannung für Ihren Aktuator sicherstellt, dass er effizient arbeitet und seine Nennleistung und -kraft erreicht. Wenn Sie darauf achten, die Spannungsabfälle in Ihrer Verkabelung, die Art des verwendeten Netzteils und die gewünschte Geschwindigkeit/Kraft zu berücksichtigen, können Sie sicher sein, dass Sie die richtige Entscheidung treffen.